第一篇：甲醇冷凝器設計計算
1.1 確定物性數據
熱流體進口溫度：337.85K,出口溫度：337.85K 冷流體進口溫度：300.15K,出口溫度：317.15K 定性溫度:可取流體進口溫度的平均值。
殼程甲醇蒸氣的定性溫度為T=337.85K，T2=337.85K，T1= 337.85K 管程冷卻水的定性溫度為t1=300.15K，t2=317.15，t=(300.15+317.15)/2=308.15K
【2】根據定性溫度，分別查取相關文獻[1]，殼程和管程流體的有關物性數據
甲醇蒸氣在337.15K下的物性數據: 密度 ?1=1.19Kg/m3
定壓比熱容 cp1=1.620KJ/(Kg?K)熱導率 ? 1=0.013KJ/(Kg?K)粘度 ? 1=0.011mPa?s 汽化潛熱 ? =1100KJ/Kg 冷卻水在308.15K下的有關物性數據: 密度 ?0=994.06Kg/m3 定壓比熱容 cp0=4.165KJ/(Kg?K)熱導率 ? 0=0.623KJ/(Kg?K)粘度 ? 0=0.7245mPa?s 1.2 估算傳熱面積 1.2.1熱流量 甲醇質量流量：
Ws1=1.2×3600×1.19=5140.8Kg/h=1.428Kg/s 甲醇熱負荷：
Q1?=5140.8×1100=5.655×106KJ/h=1570.8KW 1.2.2平均傳熱溫差
（337.85-300.15）（-337.85-317.15）?t1-?t2=≈ 28.36K =?tm337.85-300.15?tlnln1337.85-317.15?t2其中?t1=T1-t1，Δt2=T2-t2，T1=T2=337.85K 1.2.3冷卻水用量
=5.655×106/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2Kg/h Ws0=Q0（Cp0Δt0）=22.2Kg/s 1.2.4傳熱面積初值估算
查文獻[1]取總傳熱系數K=800W/(m2?K)
估算傳熱面積:A估=Q（KΔtm）=1570.8×10/（800×28.36）=69.235m 1.3 核算總傳熱系數K 1.3.1管徑和管內流速
選用Φ19mm×2mm的碳鋼管，取管內ui=0.57m/s,其內徑di?0.015m，外徑do?0.019m
321.3.2計算管程數和傳熱管數
根據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數
ne?Vπ2diui4=22.2994.06=221.83≈221（根）
0.785?0.0152?0.57按單管程計算，所需傳熱管長度為
L=69.235A估==5.25m πdone3.14×0.019×221根據傳統換熱器管長可取6米單程換熱器，則傳熱管總根數
NT=221（根）
1.3.3平均傳熱溫差校正及殼程數
平均傳熱溫差校正系數 337.85-337.85R==0 317.15-300.15317.15-300.15P==0.45 337.85-300.15查文獻[4]，按單殼程溫差校正系數應查有關圖表。可得Φ? t=1平均傳熱溫差
?t'm=ΦΔ t??tm=1×28.36=28.36℃ 1.3.4傳熱管排列和分程方法
采用組合排列法，即每程內均按正三角形排列。取管心距t=1.25d0，則 t=1.25×19=23.75≈25(mm)查文獻[8]，對于單管程換熱器，橫過管束中心線的管數nc?1.1221?16.35?17根 管束的分程方法：采用單管程共有傳熱管221根，1.3.5殼體內徑
本設計采用單管程結構正三角形排列，查文獻[6]，殼體內徑可用下式計算：
‘D=t（nc-1）+2b，管束中心線上最外層管的中心至殼體內徑的距離b'?1.5do?1.5?19?28.5mm 則殼體內徑為：
（17-1）?1.5?19=428.5mm D=25圓整后取殼體直徑為D=500mm 1.3.6折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高為h'=0.25×500=125mm 兩相鄰折流擋板的距離（板間距）為： h=0.8D=0.8×500=400mm，故可取h=400mm, 折流板數目：NB?傳熱管長6000-1=-1=14（塊）
400折流板間距折流板圓缺面水平裝配。1.3.7污垢熱阻和管壁熱阻
管程冷卻水的污垢熱阻 Rdi=0.00034m2?KW 殼程純凈甲醇氣體的污垢熱阻 Rdo=0 管壁熱阻
Rw=b?w，其中b為傳熱管壁厚，m ；?w為管壁熱導率，W/(m?K)
碳鋼在308.15K下的熱導率為51.10W/(m?K)，所以
Rw=0.002=0.000039m2?KW 51.101.3.8管程給熱系數
π?管內流通面積
Ai=di2ne=×0.0152×221=0.0390m2
4422.2管內流速
ui?Ws0 ==0.5726m/s
ρ0Ai994.06×0.0390管內雷諾系數
Rei=
diuiρ00.015?0.5726?994.06==11784.65（湍流）
0.7245?10-3μ0cp0μ0λ0管內普朗特數
Pri=對流傳熱系數
αi?0.0234165?0.7245?10-3==4.844
0.623λ0?0.8?0.4?0.023?0.623?0.80.4ReiPri11784.65?4.844
0.015di=3245W/(m2?K)1.3.9殼程給熱系數
查文獻[4]，殼程對流傳熱系數
αo?0.725(ρ2gλ3γn23μdoΔt14)
式中，?為比汽化熱，JKg
?為冷凝液的密度，Kg/m3
λ為冷凝液的熱導率,W/(m?K)
?為冷凝液的黏度,mPa?s
?t為飽和溫度Ts與外壁溫度Tw之差，n為水平管束在垂直列上的管子數，該換熱器為單管程單殼程共221跟管子，管子按照三角形排列，則有 n≈10
?定性溫度取膜溫，即T定?TsTw
2現假設管外壁溫Tw?330K，則
?t?Ts-Tw?337.15-330?7.15K
Ts?Tw?337.15?330?333.575K?,在該定性溫度下： T定22ρ?760.6kgm3，μ?0.342mPa?s，λ?197.8mW(m?K)
αo?0.725(ρgλγ3214n23μdoΔt)?9.81?0.19783?1100?103760.6?0.725（?）23-3?0.342??0.019?7.151010214
=2805W/(m2?K)1.3.10壁溫核算
熱流體在管內流動，Ts=337.15K，則單根水平管的傳熱量Q11570.8?103W??7107.69W，根據壁溫公式有 Q單?221221Q單?-ttw-t ?Tww?11b11(?Rdo)(?Rdi)αoαiAoλwAmAiT-Tw式中，Tw為管外壁溫，tw為管內壁溫，Rdi為管程冷卻水污垢熱阻，Rdo 為殼程純凈甲醇氣體的污垢熱阻，b為管厚度，Ai為單根換熱管的內表面積，Ao為單根換熱管外表面積，Am為單根換熱管平均表面積，?w為碳鋼熱導率。
Q單?337.15-Tw，求得 Tw=330.07K，這與假設相差不大，可以接11?28053.14?0.019?6受。
1.3.11計算總傳熱系數K
K?11dd?Rdo??Rdi?o??oαodiαidiλwdm1bdo
式中 di為管子內徑，do為管子外徑，dm為管子平均直徑，αi為管程傳熱系數，αo為殼程傳熱系數。Rdi為管程污垢熱阻，Rdo殼程污垢熱阻，?w為碳鋼熱導率
將已知數據代入上式，得
K?110.0020.0190.01910.019?0???0.00034???280551.100.0170.01532450.015
=818.83W/(m2?K)
1.3.12計算傳熱面積裕度
Q11570.8?103傳熱面積Ac???67.643㎡
KΔtm818.83?28.36實際傳熱面積
Ap=πdolNT=3.14×0.019×6×221=79.109㎡
該換熱器的面積裕度為
H?Ap-AcAc?79.109-67.643?16.95%
67.643傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產任務。1.4 核算壓力降 1.4.1管程壓降??Pi
查文獻[9]，ΣΔPi?(ΔP1?ΔP2)FtNsNp
式中，Ft為結垢校正系數；Ns殼程數；Np為管程數；?P1為直管阻力壓強降，Pa;?P2為回彎管壓強降，Pa；
查文獻[3]，取碳鋼的管壁粗糙度為0.1mm,則.65Rei?11784edi?0.1?0.00667，而15，于是
λi?0.1(edi?68Rei)0.2368?0.1(0.00667?)11784.650.23?0.03646lρ0ui26994.06?0.57262ΔP?0.03646???2376.63pa1?λi0.0152di22ρ0ui2994.06?0.5726?3??488.88pa ΔP2?3?22對正三角形排列Ft=1.4，且Ns=1，Np=1，則
.63?488.88)?1.4?1?1?4011.714pa ??Pi?(?P1??P2)FtNsNp?(23761.4.2殼程壓降
殼體流通面積
So?h(D?ncdo)=0.4×（0.5-17×0.019）=0.0708m2 因為，Ws1=1.2Kg/s，所以：
1.2殼程流速 uo?Ws1==14.24m/s
ρ1So1.19×0.0708當量直徑
（4de?32π23π（?0.0252-?0.0192）t-do）4?2424??0.01729m πdoπ?0.019雷諾系數
Reo?deuoρ10.01729?14.24?1.19??26635.40（湍流）-30.011?10μ1殼程普朗特數
Pro?cp1μ1λ11.620?103?0.011?10-3??1.371
0.013'??P'2)FtNs 殼程壓降 ??Po?(?P1其中Ns?1,Ft?1 流體流經管束的阻力
?P?Ffonc(NB?1)'12?1uo2
摩擦系數fo?5.0?Reo-0.228?0.4897
已知: NB?14，F?0.5，nc?17 uo?14.24m/s
'?P1?Ffonc(NB?1)2?1uo2
1.19×14.242 =0.5×0.4897×17×(14+1)× =7533.16Pa
22hρ1uo2?0.41.19?14.242?14?（3.5-）??3209.36Pa ΔP?NB(3.5-)D20.52'2'（7533.16+3209.36）×1×1=10742.52Pa ??P'2)FtNs=故??Po?(?P1
第二篇：HLT1000冷凝器設計計算書
冷凝器的設計計算
1.技術參數
R404a冷凝溫度tk：35℃,； 進口空氣溫度ta1：28 出口空氣溫度ta2：33℃ 進出口空氣溫差ta2-ta1：5℃ 對數平均溫差： tm=(ta2-ta1)/ln(tk-ta1)/(tk-ta2)
=5/ln7/2=5/1.25=4℃ 2.冷凝器的計算
2.1翅片管簇結構參數選擇及計算
選擇Ф10mm╳0.5mm的紫銅管作為傳熱管，選用的翅片厚度δf=0.15mm的波紋型整張鋁制套片。取翅片節距Sf=2mm，迎風面上管中心距S1=25mm，管簇排列采用正三角插排。
每米管長各有關傳熱面積分別為：
af=2(S1*S2-П/4db2)/Sf=2*(0.0252*31/2/2-П/4*0.01032)/0.002
=2*(0.00054-0.000082)/0.002=0.4579m2 其中db=d0+2δf（do=Ф10mm，外徑）
ab=Пdb（Sf-δf）/Sf=П*0.0103*（0.002-0.00015）/0.002=0.0299m2 aof=af+ab=0.4579+0.0299=0.4878m2 ai=Пdi=П*0.009m2=0.0283m2(di為內徑)取當地大氣壓Pa=101.33kPa，由空氣（干空氣）熱物理性質表，在空氣平均溫度30℃條件下，Cpa=1.013J/(kg·℃)、λa=0.02675W/(m·K)，νa=16╳10-6m2/s。在進風溫度ta1=28℃條件下，ρa=1.1095kg/m3。
冷凝器所需空氣體積流量
qv=Q/ρa*Cpa（ta2-ta1）=12560/1.1095*1013（33-28）=2.235m2/s 選取迎面風速wy=2.5m/s，則迎風面積：
Ay=qv/wy=2.235/2.5=0.894m2 取冷凝器迎風面寬度即有效單管長l=0.93m，則冷凝器的迎風高度：H=Ay/wy=0.894m2/0.93=0.96 2.2傳熱計算
確定所需傳熱面積Aof、翅片管總長L以及空氣流通方向上的管排數n。
計算換熱系數Ko為40w/(m2·K)，Aof：傳熱面積，m2； Aof=Q/tm*Ko=10910/40*4=68.19 冷凝器所需有效翅片管總長：L=Aof/aof=68.19/0.4878=139.79m 設計蒸發器的寬度為1000mm，則所需傳熱管數為：nl=139.79m/1m=139.79，取140，則垂直于空氣流方向的管排數為nh=140/4=35。
第三篇：空冷冷凝器計算說明書
課設題目：空冷冷凝器
一、設計條件：
某空調制冷機組采用空氣冷卻式冷凝器，要求制冷劑冷凝液過冷度5℃，壓縮機在蒸發溫度5℃，冷凝溫度45℃時的排氣溫度為80℃,壓縮機實際排氣量為160kg/h；冷凝器空氣進口溫度為35℃。
二、其他參數
1、制冷劑采用R134A
2、采用肋片管式空冷冷凝器
3、傳熱管采用紫銅套鋁片，參數自定，正三角形排列（錯排）
三、完成內容
1.確定冷凝器熱負荷，并進行冷凝器設計計算 2.提交計算程序以及計算說明書 3.相關工程圖紙
一、計算冷凝器熱負荷
由所給條件畫出壓焓圖
1.根據tk=50℃和排氣溫度tdis=80℃,以及過冷度dt=5℃在 R134A壓焓圖上可以查出hdis=460kj/kg以及過冷液體要求hc=250kj/kg.所以冷凝器熱負荷為 qmr*(hdis-hc)/3600=9.333kw
2.取進出口空氣溫差為8℃，則定性溫度為39℃，可求出空氣流量 qv2=1.029 m3/s 4.單位管長肋片面積Af2=0.5294 肋間基管表面積 Ab2=0.03 肋管外總表面積 A2=Af2+Ab2=0.5594
二、冷凝器的初步規劃及有關參數選擇
管排方式采用錯排，正三角形排列。管間距s1=25.4mm 排間距s2=22mm
紫銅管選用10*0.7，翅片厚度df=0,12mm,肋片間距sf=1.8mm,沿氣流方向管排數n=2排。
三，設計計算流程圖 輸入傳熱參數 Qk、tk、ta1、ta2輸入結構參數：do、S1、S2、Sf、δf、δ尺寸參數：排數NB、每排排管數NC 型式參數：平片、光管、親水膜、叉排由翅片管參數計算ff、fb、ft、肋化比β重設ωf計算風量Va，假設迎面風速ωf，求出ωmax計算空氣側換熱系數αa、翅片效率η重設tw假設壁溫tw，計算冷媒側傳熱系數α由熱平衡求出tw'否ift翅片型式銅管型式Abs(tw-tw')/tw<0.01是計算傳熱系數K、傳熱溫差△tm計算傳熱面積F、長A、寬B、高C、翅片重GF、銅管重Gt計算實際迎面風速ωf‘是否Abs(ωf-ωf‘)/ωf<0.01計算風側阻力△P1、冷媒側壓降△P2保存結果翅片型式
四、計算程序
#include
void main(){
double _tk=45, _tdis=80, _tc=5,_t2=35,_t3=43,tm;
double _hdis=460,_hc=250,Pk;
double _p2=1.128,_cp2=1.005,_v2=0.00001687,_r2=0.02751,qv2;
double _d0=0.01,_df=0.00012,_df1=0.0007,_s1=0.0254,_s2=0.022,_sf=0.0018,_di=0.0086,_n=2,_nb=18,db,Af2,Ab2,A2,A1,bt,bt1,ib,de;
//3.結構設計
double _r14=19.9238,_Bm=74.8481,_r0=0.0001;
tm=(_t2+_t3)/2;
Pk=qmr*(_hdis-_hc)/3600;
cout<<“冷凝器熱負荷為：”<
qv2=Pk/(_p2*_cp2*(_t3-_t2));
cout<<“空氣流量為”< db=(_d0+2*_df); Af2=2*(_s1*_s2-pi*db*db/4)/_sf; Ab2=pi*db*(1-_df/_sf); A2=Af2+Ab2; A1=pi*_di; bt=A2/A1; bt1=A2/(A1+A2); ib=(_s1-db)*(_sf-_df)/(_s1*_sf); de=2*(_s1-db)*(_sf-_df)/((_s1-db)+(_sf-_df)); double a1,C1,C2,Re, L,m,n,wf,wmax,L2,wf2,L1,H; //4.空氣側換熱系數 double nf2,n02,rh,rh1,rf=203,z,h1; rh=_s1/db; rh1=1.27*rh*pow(0.7,0.5); h1=db*(rh1-1)/2*(1+0.35*log(rh1)); L=_n*_s2; for(wf=2.0;wf<=4.5;wf+=0.1) { wmax=wf/ib; Re=wmax*de/_v2; C1=1.36-0.24*Re/1000; C2=0.518-0.02314*(L/de)+0.000425*(L/de)*(L/de)-3*pow(10,-6)*(L/de)*(L/de)*(L/de); m=0.45+0.0066*(L/de); n=-0.28+0.08*(Re/1000); a1=C1*C2*(_r2/de)*pow(L/de,n)*pow(Re,m); z=pow(2*a1/rf/Re,0.5); //5.計算翅片效率及表面效率 nf2=tanh(m*h1)/m/h1; n02=1-Af2/A2*(1-nf2); double a2,tw=43.5;//6.計算管內換熱系數??? a2=0.683*_r14*_Bm*pow((45-tw),-0.25)*pow(0.0086,-0.25); // 計算傳熱系數及傳熱面積 double Kof,at,A0; Kof=1/(bt/a2+_df1*bt1/rf+_r0+1/a1/n02); at=(_t3-_t2)/log((_tk-_t2)/(_tk-_t3)); A0=Pk/(Kof*at)*1000; L=A0/A2; double Ay,e,e1; L1=L/(_nb*_n); H=_nb*_s1; L2=_n*_s2; Ay=L1*H; wf2=qv2/Ay; e=(wf2-wf)/wf; e1=fabs(e); if(e1<=0.01) break; } cout<<“迎面風速為wf2=”< cout<<“假設迎風風速wf=”< cout<<“有效長度L1=”< cout<<“高H=”< cout<<“深L2=”< double ap2,pz,Pst; 氣阻力及風機選擇 ap2=9.81*0.0113*(L2/de)*pow(_p2*wmax,1.7); cout<<“ap2=”< cout<<“根據ap2選取Pst的值”; cin>>Pst; pz=Pst+_p2*wf2*wf2/2; cout<<“全壓為pz=”< } //確定空冷冷凝器尺寸 //空 五、程序運行結果 六、結果分析 在設計計算中，需要先假設一個迎面風速，算出管內外換熱系數和傳熱系數傳熱面積后會得出實際迎面風速。假設的和實際值需很接近才可以。所以在程序中，使用循環來完成此工程，省去了反復的迭代過程。 在該題的設計中，最后得到迎面風速為3.4698m/s.具體結果見運行程序后的截圖。在課設的編程過程中，在計算管內側冷凝換熱系數時，要解管內外熱平衡關系的方程，使用C++編程來接方程是很難的。經過很久的研究，終于使用牛頓迭代法編出了能解次方程的程序，但是最好的調試過程還是沒有成功，只能自己手動解了方程，再放入程序中。 例題：冷凝器設計 已知某R-22制冷系統，冷凝器熱負荷71.4kW，冷卻水進口溫度tw1=32℃,傳熱管采用紫銅肋管，λf=384W/m·K，d0=13.124mm，di=11.11mm，肋片外徑df=15.8mm，肋厚δt=0.232mm，δ0=0.368mm，平均肋厚δf=0.30mm，肋節距e=1.025mm，試設計一臺臥式殼管式冷凝器。 解：1．肋片管特性參數的計算（以1m長肋管計算）肋管水平部分面積Ap A?[?d]1000p0(e??0)??df?te?37.66?10?3肋管垂直部分面積Ah A?2?0??t21/21000h?2?(df?d0)[h?()]e?121.56?10?322肋管總外表面積A0l A?30l?Ap?Ah?159.22?10m2 A肋化系數 ??0lA?4.56i ??肋片當量高度 He?4?d2f?d20?????df??3.85?103m? 基管的平均表面積 m2m2 A??(d0?di)?12?38.1?10?3m2 2．確定冷凝器出口的冷卻水溫度tw2 設水的溫升Δtw=4℃，則tw2=36℃ 3．確定冷凝溫度tk 一般tk?tw2?3~5℃，tk?t2?4?40℃ 36?32?tm??5.840?32℃ ln40?364．計算傳熱溫差Δtm 5．求冷卻水流量Mw Qk71400Mw???4.26kg/s cp??tw4.186?1000?46．選擇以外表面為基準的熱流密度q 設定q =4100W/m2 7．概略計算所需的傳熱面積 Qk2F??17.4m q8．初步規劃冷凝器結構 取管內水流速u=2.5m/s，則每一流程的管子數Z為 Z? Mw(d?u)4??17.59 2i取Z=18，實際流速2.44 m/s 由管子流程數N與管子有效長度l之間的關系 F17.4Nl???6.07 m A0lZ0.15922?18管子按正三角形排列，管子間距S為1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.04m，管子的總根數36根 N=4，l=1.52m，管子的總根數72根，D=0.25m，l/D=6.08 選取4流程。9．計算水側放熱系數 ?i?0.023?diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)計算時取冷卻水的平均溫度為定性溫度。 32?36ts??34 ℃ 22.5?0.01111Ref???37202 ?6?0.7466?10udiRef0.8?4534 Pr?4.976 Pr0.4?1.9 ?2??62.48?10W/m?K ?262.48?10?i?0.023??4534?1.9?11142.7?1.1143?1040.01111 W/(m2·℃)10．計算管外側換熱系數 ?單根水平光管：c0????c??ql????'1/3 1/3?0.25水平光管管束： ?c0????c??ql????'nm ????0f1c0 水平低肋管：?1?1.3?f0.75?Ah??A?0f??d0????H??e????0.25?ApA0f th(ml)?f?ml th——雙曲正切算符 e?ethx?x?xe?ex?x m?2?c0?f?f df?d0?df?l?1?0.805lg?2?d0C=0.65，’ ??? ??1/3???g??????32????1/3 按照制冷劑冷凝溫度tk=40℃確定物性參數： λ=0.079W/(m·K)；ρ=1131.32kg/m3；r=166.88 kJ/kg（r=166880 J/kg）；μ=2.22×10-3N·s/m2。 1/3?1/3???g??????1/332?????7660.65 單根水平光管的放熱系數 ?c0????c??qd???0?'1???0.65?7660.65????4100?0.0131?1/3?1321.5 W/(m2·℃)再計算肋管管束外表面的有效放熱系數 m?2?c0?f?f?2?1321.5?151.5-1 m384?0.0003????0.00144 m ?df?d0?df?l?1?0.805lg?2?d0th(ml)th(0.218)?f???0.984 ml0.218nm?4.03 ?Ah0.75?1?1.3?f??A?0f??d0????H??e?0.25????0.25?ApA0f?1.569 ?0.25?0f??1?c0nm W/(m2·℃) ?1.569?1321.5?4.03?1463.411．計算實際的傳熱系數K 取污垢系數 ri?0.9?10m2??C/W 1?4m?C/W2?，r0?0.9?10?4K???1?F0f?F0f?1?????r???ri0???F????Fm?i?i?0f??623.4 W/(m2·K)12．實際熱流密度 q?K?tm?623.4?5.8?3615.72 3615.72?4100?100%?13.4% >5% 3615.72誤差較大，重新規劃熱流密度 6．選擇以外表面為基準的熱流密度q 設定q =3700W/m2 7．概略計算所需的傳熱面積 Qk2F??19.3m q8．初步規劃冷凝器結構 取管內水流速u=2.5m/s，則每一流程的管子數Z為 Z? Mw(d?u)4??17.59 2i取Z=18，實際流速2.44 m/s 由管子流程數N與管子有效長度l之間的關系 F19.3Nl???6.73 m A0lZ0.15922?18管子按正三角形排列，管子間距S為1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.36m，管子的總根數36根 N=4，l=1.68m，管子的總根數72根，D=0.25m，l/D=6.78 選取4流程。9．計算水側放熱系數 ?i?0.023?diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)計算時取冷卻水的平均溫度為定性溫度。 32?36ts??34 ℃ 22.5?0.01111Ref???37202 ?6?0.7466?10udiRef0.8?4534 Pr?4.976 Pr0.4?1.9 ??62.48?10?2?2W/m?K 62.48?104?i?0.023??4534?1.9?11142.7?1.1143?100.01111 W/(m2·℃)10．計算管外側換熱系數 單根水平光管的放熱系數 ?c0'???c??qd?01/31/3????1???0.65?7660.65????3700?0.0131??1367.5 W/(m2·℃)再計算肋管管束外表面的有效放熱系數 m?2?c02?1367.5??154.1 m-1 384?0.0003?f?fdf?d0?df?l?1?0.805lg?2?d0????0.00144 m ?th(ml)th(0.222)?f???0.984 ml0.222nm?4.03 ?1?1.3?f0.75?Ah??A?0f??d0????H??e????0.25?ApA0f?1.569 ?0.25?0f??1?c0nm?0.25?1.569?1367.5?4.03?1554 W/(m2·℃)11．計算實際的傳熱系數K K?1??1?F0f?F0f?1?????r???ri0???F????Fm?i?i?0f??639.25 W/(m2·K)12．實際熱流密度 q?K?tm?639.25?5.8?3707.66 3707.66?3700?100%?0.3% 3707.66與初選值基本一致，故計算的K值適用。13．求傳熱面積 Qk2F??19.26m K?tm 低費用改造糖廠水噴射冷凝器的新方法 一、概述 真空冷凝器是糖廠煮糖和蒸發獲得真空降低糖汁沸點的關鍵設備，一個合適而且穩定的真空對于糖廠來說是非常重要的。目前在糖廠廣泛應用的真空冷凝器主要有：塔式冷凝器配真空泵、水噴射式冷凝器和噴射霧化式冷凝器。 塔式冷凝器配真空泵，使用逆流接觸式冷凝器將水蒸氣冷凝，剩下的不凝縮氣體另用真空泵排除。我國糖廠早期都使用這種系統，目前在糖廠的真空冷凝設備中還占據著相當大的比重，雖然用水量較少，效率較高，但是配置一臺真空泵所耗的電能對于現代糖廠來說不符合節能要求，而且它的設備比較復雜，操作和維修比較繁鎖。 水噴射冷凝器，同一臺設備兼有冷凝和抽氣作用。它的優點是設備比較簡單、容易制造、使用與維護方便。但用水量較大，在水量不足或水溫較高時，其效能顯著下降，真空度偏低且不穩定，調節困難。現在國內大多數大、中型甘蔗糖廠都使用這種水噴射冷凝器，每個煮糖罐配一個，蒸發罐又另配一個。這樣操作管理較方便，但總用水量大很多。 噴射霧化式冷凝器，結合了塔式冷凝器和水噴射式冷凝器的優點而又區別于兩者不同，最大的創新特點是在噴射抽吸的基礎上增加了霧化冷凝的效果，大大提高了冷凝器效率。噴射霧化式冷凝器設計有噴霧噴嘴和噴射噴嘴，噴霧噴嘴通過噴出具有很大表面積的霧化水滴充分與汁汽混合進行熱交換，汽液混合均勻，使可凝性氣體迅速凝結成水而形成真空。剩下的不冷凝氣體通過噴射噴嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，從而達到穩定高真空的目的，但由于殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功較小，所以水壓和水溫對真空的影響較小。噴射霧化式冷凝器屬于近幾年來新開發的一種新型產品，是一種理想而又高效節能的冷凝設備，正逐步取代塔式冷凝器和水噴射式冷凝器。 以上三種冷凝器中，目前還在使用最多的是水噴射冷凝器，由于環保壓力的原因，糖廠冷卻水含糖分高不能外排，為減少末端水處理的成本不得不循環使用，導致用于冷凝的水溫越來越高，根據汁汽冷凝所需冷卻水與其進水溫度的關系，進水溫度越高，用水量越大，這樣在現有的水噴射冷凝器條件下，糖廠原先設計的進水壓力已不能滿足正常煮糖生產所需要的真空，所以近幾年來，很多使用水噴射冷凝器的糖廠都面臨煮糖真空不夠的問題。 合適而且穩定的真空度，是維持糖廠正常生產的必要條件。因此，糖廠的真空冷凝系統如何適應這種情況，特別在當前普遍用于冷凝的水溫度較高的情況下，如何取得較高和穩定的真空度，是制糖企業生產管理者頭疼的問題。更重要的是在全球經濟危機的蔓延下，很多糖廠出現了經濟緊張的狀況，如何用較低的費用投入來提高現行冷凝器的工作效率，是一個很現實的問題。 針對以上水噴射冷凝器所暴露出來的問題，我公司早在2007年就預見了問題的發展，并于當年結合我公司開發出來的噴射霧化式冷凝器技術在廣西南華糖業集團忻城一廠對現有的水噴射冷凝器進行改造，提高了現有水噴射冷凝器的冷凝效率，穩定和提高了煮糖的真空度。由于改造所需費用低，效果明顯，所以獲得了很多糖業界人士的認可和接受，并于08/09榨季在廣西南華糖業集團平果糖廠和南圩糖廠、鳳糖集團和睦糖廠以及云南蒙自南華克林糖業有限公司成功改造了22臺。此方法是現階段資金緊張的情況下使用低投入產生高效果的明智選擇。 二、提高現有水噴射冷凝器冷凝效率的改造方案 根據我公司在噴射霧化式冷凝器設計上經驗，主要是利用現有的TDP型水噴射冷凝器進行設計改造，設計制造成“分體TDP型霧噴式冷凝器”。該冷凝器改造吸收了噴射霧化式冷凝器設計優點，而且利用原有的設備進行，降低成本，避免浪費。 1、在TDP水噴射冷凝器的基礎上增加噴霧設計。噴霧噴嘴安裝于連接到TDP水噴射冷凝器的汁汽管內，原有的水噴射冷凝器噴射噴嘴不動。噴霧噴嘴位置在噴射噴嘴之前，汁汽先被大部分霧化水冷凝而后，剩下的少量汁汽和不冷凝氣體由原有的冷凝器噴嘴射出的射流水抽走，其排氣原理與常規TDP型水噴射冷凝器相同，但由于霧化吸收大部分汁汽后殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功也相對較小，因此使用的水量較少，對水壓的要求也不高（0.06-0.10MPa即可），所以真空受水壓和水量波動的影響也相對較小。大大提高了冷凝器的工作效率。 2、由于傳統水噴射冷凝器沒有排渣功能，造成噴嘴容易堵塞，清理困難，同時也增加了工人的勞動強度。為此我們在原有水噴射冷凝器系統的基礎上增加一套在線水過濾排渣系統，該系統安裝在器體外側，更易于操作。其位置高于噴霧噴嘴和噴射噴嘴位置。水先經過濾網過濾，分別通過噴射進水管，噴霧進水管（通過噴霧噴嘴的水量可通過調節水閥調節）然后進入噴嘴，避免水質不好造成噴嘴堵塞，打開控制手輪可在線自動清除濾渣。增加一根連接水過濾排渣系統和冷凝器本體的清洗管，便于把雜質從過濾器排除。 3、改造示意圖 三、分體TDP型霧噴式冷凝器效果和特點 1、可直接用原有的TDP型冷凝器改裝；同時改裝后占地少,安裝、維修容易。 2、不改變原有的供水系統。 3、由于安裝了水在線過濾排渣系統，噴嘴不易堵塞,耐高溫、耐腐蝕。 4、入水壓力低≤0.10Mpa;真空度穩定在0.082~0.092Mpa。 5、適應較高溫度進水;當水溫≤42℃時，真空度仍可保持-0.082MPa以上。因此減少因溫度原因的冷水補充量,提高水的復用率,降低環保排污費。 6、抽真空時間短,冷罐時30分鐘左右;熱罐時4~6分鐘。 7、改造投資和維護費用低。 四、改變現有真空冷凝效率方案的選擇 1、增加水冷卻設備，盡可能把冷卻水溫度降低至360C以下，該方案保證了原有水噴射冷凝器的冷凝效率，同時也保證了制糖生產所需要的真空。但投資費用大，占地面積多，維修復雜。 2、在現有供水系統條件下，加大水壓，增加流量，盡可能多地抽走蒸發的汁汽。該方案投資費用少，但真空受水壓波動的影響很大，一旦有煮糖罐開煮或放糖時，水壓就會發生波動而影響到其它煮糖罐的正常真空。同時威脅到整個供水系統以及冷凝器的安全，這是目前大多數使用水噴射冷凝器的糖廠采用的措施。 3、更換冷凝器，有三種方式，一種是更換為冷凝量更大的水噴射冷凝器，利用增大水量來達到冷凝效果，此方式用水量大，需增加冷卻水泵，投資費用大；第二種是更換為塔式冷凝器配置真空泵，該方式可以達到節約冷卻水的目的，但是投資費用大，維修困難，耗用電能；另一種方式是更換為噴射霧化式冷凝器，屬于第三代高效冷凝器，冷凝效率有了很大提高，既節約冷卻水，又穩定和提高煮糖的真空度，該方式是糖廠今后更換冷凝器的最終選擇。 4、改造現有的TDP水噴射式冷凝器，該方式的優點在于在現有的水噴射冷凝器還能使用的情況下，充分利用原來的供水和冷凝系統進行改造，來達到在不增加水量的情況下提高水噴射冷凝器效率，提高和穩定煮糖的真空度。投資費用低，而且經濟又實用，是現階段經濟特別緊張的情況下最好的一種選擇。綜上所述，更換噴射霧化式冷凝器是糖廠冷凝器更新換代的最終選擇，而改造現有的水噴射冷凝器是充分利用原有設備并發揮其潛力和效果的最佳選擇。經濟危機之下，這是你改變你現有冷凝系統的最好投資。 五、改造投資費用 根據廠方冷凝器的具體情況不同，每臺冷凝器改造費用約為3.5-4.0萬元。 南寧吉然糖業技術有限公司 2009-5-27第四篇：冷凝器設計例題（本站推薦）
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